rfpa线性化技术研究

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1、ＲＦＰＡ线性化技术研究刘晓伟47Thereisnothingmorepracticalthanagoodtheory.——KurtLewin47目录第一篇基础篇3第一章、放大器中的失真3§1.3射频功率放大器中的失真3第二章、认识记忆效应8§2.1记忆效应的实验研究9§2.2记忆效应的模型：Volterra级数及其变型10§2.3记忆效应的表现：失真边带不对称12§2.4记忆效应的消除和补偿16第四章、认识预失真线性化18第五章、认识包络注入线性化22理论篇第二23第七章包络注入基本原理24§7.1包络信号的定义24§7

2、.2放大器失真的定义24§7.3包络注入补偿信号的基本形式25§7.4包络注入信号的近似26第八章考虑到相位失真的包络注入30实验篇第四37第十六章双音信号的单点包络注入实验37第十七章CDMA信号的单点包络注入实验39第十八章带内包络预失真实验42第十九章正交包络注入实验44系统篇第五45第二十二章峰均比（削峰）问题4547基础篇第一第一章、放大器中的失真§1.3射频功率放大器中的失真本节从频谱卷积的角度来观察RFPA中的失真行为，通过观察放大器输出频谱形状的变化来获得有关放大器失真机制的信息，以期对放大器的非线性行为

3、有更加深入的认识。我们知道，如果已知输入信号和系统的冲激响应，则系统地输出为它们的卷积，对应在频域中，输出信号为输入信号的频域表示和系统地频率特性的乘积：。反过来，如果信号在时域中是以乘积的形式存在，则在频域中，就会表现为两者的卷积：。而放大器的非线性多被表示成为幂级数的形式：这种信号在时域的联乘形式反映到频域中就是信号的多重频谱卷积。下面举例说明整个计算过程，为了简单起见，假设输入信号的频谱形状是理想的矩形，如下图所示。0N0τ/f其平方（直接相乘）后的信号的频谱形状可以由频谱的卷积得到。按信号时域与频域的对应关系，对

4、应的频域信号为：，计算得到：0N0f47可以看到，具有理想矩形频谱的输入信号的二重频域卷积是一个具有三角形频谱形状的信号。这样形状的频谱看起来十分陌生，在我们将其转换成对数坐标后，就能得到下面熟悉的包络信号的频谱形状。一个更好的理解方式是自己动手计算一下四音或八音这样简单信号的包络频谱。假设输入为如下的八音信号：将上式平方，并去掉高阶项后得到：其低频到高频分量的幅度显然成等差数列排列。而且我们可以将这个图与实际的包络信号的频谱进行比较，首先可以肯定的是包络信号的频谱形状肯定不是矩形，如果将其纵坐标47还原成线性坐标，则可

5、以发现其频谱形状实际上是接近于三角形的。如果考虑到包络注入信号的情形，就不能采用上述低通等效形式了。此时必须要按照真实的频率关系来计算多重频谱的卷积。假设射频载波频率为，射频信号带宽为（矩形频谱）。输入信号一个是包络信号，一个是射频载波信号。它们利用放大器的二阶非线性实现混频，混频的结果是产生了IMD分量如下式所描述的输出信号。此结果显然具有对称的形式。这个结果和参考文献[PredictionofaCDMAOutputSpectrumBasedonIntermodulationProductsofTwo-ToneTest

6、,IEEEMTT,Vol.49,No.5,2001,pp.938-946.][Q.Wu,H.Xiao,andF.Li,“LinearRFpoweramplifierdesignforCDMAsignals:Aspectrumanalysisapproach,”MicrowaveJ.,pp.22-40,Dec.1998.]中得到的结果是一致的。在某一给定条件下，计算得到如下图所示的信号频谱。47从图中可以清楚地分辨出不同阶次的非线性导致的不同的频谱形状（曲线弯曲的程度）。需要强调一点的是，如果需要包括偶次阶非线性，这样的计

7、算结果要求输入信号必须是双边频谱（正负频率项）。下面我们看一看在输入信号频谱上加一些扰动，对计算结果会有些什么影响。首先施加的是频域矩形脉冲扰动，模仿的是放大器的带内平坦度。下图显示了不同扰动条件下的输出频谱和未扰动时输出频谱的比较。47可见只要放大器的带内平坦度控制得好，由于带内不平坦造成的失真补偿误差是很小的。如带内起伏为0.5dB，则最大的带外三阶失真偏差不过10-12%，换算成分贝为0.5dB；最大带外五阶失真偏差为15-18%，约0.7dB，对五阶失真的影响会大一点。这当然是最严重的情况，也是不可能发生的，实际

8、的带内起伏总是和缓的，如果是这样，则其总影响还会下降约一个数量级甚至更多。第二章、认识记忆效应参考：[1]专题论文MemoryEffects&Asymmetries；[2]IEEEPapersBySubjectMemoryEffects；[3]IEEEPapersBySubjectEnvelopeInjec